大家在湖面或者河面上見過圖1中的小家伙嗎?它可是輕功大師,號稱“水上漂”的水黽。那么,它為什么可以浮在水面上呢?今天,讓我們一起來探索這個神奇的現(xiàn)象吧!
1.準備材料:紙杯、回形針和一些水,如圖2。
2.向紙杯中加滿水,如圖3。如果我們再往杯中放回形針,水會溢出來嗎?
3.向杯中緩慢放入回形針,直至有水溢出紙杯,記下剛好有水溢出時放入回形針的數(shù)量,如圖4。
大家放了幾根回形針水才溢出紙杯的呢?此次實驗,劉老師可是足足放了117根哦!我們一開始就在紙杯中加滿了水,可為什么放了這么多回形針水才溢出來呢?
原來是表面張力的原因。在水和空氣的分界處,水分子會受到來自內部水分子和空氣中氣體分子共同的作用力,這些力是不平衡的,從而導致水表面有自動縮小的趨勢,形成表面張力。表面張力的存在使得水面上像覆蓋了一層具有彈性的“膜”。因此,當我們向加滿水的紙杯中繼續(xù)放入回形針時,雖然水面已經超出杯口,但在這層“膜”的保護下,水并沒有溢出紙杯。
表面張力的存在不僅讓水黽有了“水上漂”的能力,在日常生活和科學研究中也有著重要的應用。例如,我們在使用滴管、移液器等工具進行液體分配與測量時,表面張力會使液體形成穩(wěn)定的液滴,從而使得我們能更準確地控制液體的體積。因為在表面張力的作用下,液滴是球形或近似球形的,這方便了我們的測量和分配。在涂裝和印刷工藝方面,表面張力影響著涂料或油墨在基材上的鋪展和附著效果。人們通過調節(jié)表面張力,可以優(yōu)化工藝參數(shù),提高產品質量。
此外,在生物醫(yī)學領域中,藥物分子與細胞膜之間的相互作用也與表面張力有關。通過研究表面張力,我們可以更深入地了解細胞膜的性質和功能,為藥物研發(fā)提供有力支持。
(作者單位:江蘇省海安市開發(fā)區(qū)實驗學校)